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　　摘　要：對德國SCHIESS公司Φ5000mm精密轉臺進行改造設計，包括齒輪傳動消隙、定心軸承與編碼器的連接。
　　關鍵詞：數控轉臺；結構；改造
　　鞍鋼重型機械有限責任公司承攬水電設備外配水環制造，該零件Z大外圓直徑Φ9070mm，在Φ7836.66mm直徑位置有16個均勻分布的Φ390H7孔，分度精度要求為9.1″，加工該類零件使用大型立車。由于該件直徑較大，立車工作臺C軸分度精度很難達到工件精度要求，為此，決定用一臺精密轉臺和落地鏜床與其配套使用。為了節約資金，購買一套德國席士（SCHIESS）產重型精密轉臺的主要部件——底座轉臺、主軸，對其進行完善改造，達到定位精度8″、Z高轉速300°/min、承載能力800kN的要求，以滿足生產的需要。購入的轉臺傳動系統、主軸支承零件不全，因此，需要在現有轉臺結構和尺寸的基礎上進行改造設計。
　　1　傳動系統設計
　　原轉臺結構采用雙齒輪消隙的傳動方式。根據測繪結果，設計的傳動系統結構如圖1所示。伺服電機經電機輸出齒輪、傳動齒輪驅動斜齒輪軸，斜齒輪軸上有兩段螺旋角相等、旋向相反的斜齒輪，分別驅動齒輪2和齒輪3，再經齒輪軸1、2和傳動齒輪1、4驅動輸出齒輪1、2。輸出齒輪1、2同時與固定在工作臺上的齒圈相嚙合，通過調整它們的角向位置即可實現消除傳動間隙并且施加預加負荷。調整的方法是：將小模數齒輪從齒輪3中的內齒輪中脫開，轉動輸出齒輪2或1，使兩輸出齒輪可以和齒圈正確嚙合，然后將小模數齒輪裝入齒輪3的內齒輪中。轉動調整螺母，使斜齒輪軸上移或下移。由于斜齒輪軸上的兩段齒輪的旋向相反，因此軸向移動將使輸出齒輪產生相反的轉角，得到合適 的預緊力。上移或下移決定兩輸出齒輪與齒圈嚙合的齒面。

圖1 精密轉臺雙齒輪傳動機構

　　雙齒輪消隙機構齒輪的預加負荷在一些文獻上有推薦值，在改造實踐中，可根據轉臺的定位精度、電機負載情況作調整。
　　調試結果表明，使用上述機構并施加適當的預加負荷，有效地消除了返向死區，定位精度誤差為3.6″。
　　2　軸承結構和角度編碼器的連接方式
　　轉臺上分布3條靜壓導軌，其中Z內圈的靜壓油墊位于Z靠近工作臺的中心，中心直徑約600mm，因此軸承的結構設計不考慮軸向卸荷，僅使用一只UP級NN4948K雙列圓柱滾子軸承，以獲得較高的回轉精度。軸承內圈裝在定位軸上，固定不動，外圈通過錐套安裝在工作臺上，和回轉臺一起轉動（參見圖2）。位置反饋元件安裝在傳動系統的Z末端可以得到理想的控制精度。轉臺角度編碼器和轉臺直連，避免了傳動鏈中開環部分的死區誤差。進行編碼器檢修時，拆除漲套、銷、螺釘后取下連接盤，編碼器基座的固定螺釘露出，可方便地將編碼器基座連同編碼器一起拆出（編碼器信號線長度需有不少于1m的裕量）。

圖2 定心軸承結構和編碼器連接示意圖

　　轉臺的承載能力主要取決于靜壓導軌的承載能力和伺服電機的轉矩。靜壓導軌的供油方式采用多頭泵定量供油方式，其承載能力取決于供油壓力，該轉臺設計的Z大承載能力為800000kN。因為本例轉臺只作分度工作，不承受切削力，計算進給伺服電機轉矩M時無需考慮切削力矩Mt，附加摩擦力矩Mo是雙齒輪消隙的預加負荷引起的轉矩，因齒輪傳動的效率很高，也可忽略不計，只需計算加速力矩Ma和摩擦力矩Mf，即M=Ma+Mf。
　　轉臺改造后驗收時定位誤差為3.6″，使用一年后復檢，定位誤差為2.8″，滿足加工工藝要求，并有很好的精度保持性。